改性聚乳酸材料及其制备方法和餐具与流程

本发明高分子材料，特别涉及改性聚乳酸材料及其制备方法和餐具。

背景技术：

1、饱含淀粉质的玉米经过现代生物技术可生产出无色透明的液体——乳酸，乳酸再经过特殊的聚合反应过程可生成颗粒状高分子材料——聚乳酸(pla)材料。

2、pla材料具有最良好的抗拉强度，但现阶段将pla材料作为通用塑料大面积推广应用还受到一定的限制，这主要是由于pla材料的耐老化性能较差，例如在模拟加速老化试验中，粘度下降过快，影响使用。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种改性聚乳酸材料及其制备方法和餐具，解决pla材料耐老化性能较差的问题。

2、本发明第一方面提供一种改性聚乳酸材料。其技术方案如下：

3、一种改性聚乳酸材料，包括聚乳酸树脂和铁元素；

4、其中，所述改性聚乳酸材料中铁元素的质量占比为3ppm～700ppm。

5、在其中一些实施例中，所述改性聚乳酸材料中铁元素的质量占比为3ppm～300ppm。

6、在其中一些实施例中，所述改性聚乳酸材料中铁元素的质量占比为5ppm～80ppm。

7、在其中一些实施例中，所述铁元素来源于铁盐和铁的氧化物中的一种或多种。

8、在其中一些实施例中，所述铁盐选自铁的硫酸盐、铁的硝酸盐和铁的卤化物中的一种或多种。

9、在其中一些实施例中，所述铁的氧化物选自氧化亚铁、四氧化三铁和三氧化二铁中的一种或多种。

10、在其中一些实施例中，所述聚乳酸树脂的重均分子量为100000～250000。

11、在其中一些实施例中，所述聚乳酸树脂的端羧基含量为15mol/t～40mol/t。

12、在其中一些实施例中，所述聚乳酸树脂的制备方法包括以下步骤：

13、混合l-乳酸和第一催化剂，进行缩聚反应，生成丙交酯中间品；

14、混合所述丙交酯中间品、引发剂和第二催化剂，进行开环聚合反应，生成聚乳酸树脂。

15、在其中一些实施例中，所述第一催化剂为辛酸亚锡。

16、在其中一些实施例中，所述第二催化剂为辛酸亚锡。

17、在其中一些实施例中，所述引发剂为乙二醇。

18、在其中一些实施例中，所述缩聚反应的条件包括：反应温度为80～140℃，反应压力为3kpa～8kpa，反应时间为6h～12h。

19、在其中一些实施例中，所述开环聚合反应包括至少两个阶段，第一阶段的条件包括：反应温度为140～160℃，反应压力为105000pa～115000pa，反应时间为3h～5h；第二阶段的条件包括：反应温度为170～190℃，反应压力为105000pa～115000pa，反应时间为2h～3h。

20、在其中一些实施例中，所述改性聚乳酸材料于温度为60℃和湿度为60％下放置9天后，粘度保持率不小于50％。

21、本发明第二方面提供一种改性聚乳酸材料的制备方法。其技术方案如下：

22、一种改性聚乳酸材料的制备方法，包括以下步骤：

23、混合聚乳酸树脂和含铁化合物，将所得混合物加工成型，制备改性聚乳酸材料；

24、其中，所述聚乳酸树脂和含铁化合物的添加量满足：使所述改性聚乳酸材料中铁元素的质量占比为3ppm～700ppm。

25、在其中一些实施例中，所述加工成型的方法包括挤出成型、注射成型、吹膜成型、发泡成型或真空成型。

26、在其中一些实施例中，所述挤出成型的温度为140℃～240℃。

27、本发明第三方面提供一种餐具，其包括上述改性聚乳酸材料或上述制备方法制备的改性聚乳酸材料。

28、与传统方案相比，本发明具有以下有益效果：

29、本发明的发明人在研究中意外发现在聚乳酸材料中掺入铁元素，有利于缓解聚乳酸材料在老化试验中的粘度下降，并且铁元素的用量对上述效果的呈现至关重要，分析其原因可能是铁元素的加入，使聚乳酸树脂的端羧基或端羟基的活性降低，控制聚乳酸树脂不易水解，进而延缓聚乳酸材料的粘度的下降。本发明的改性聚乳酸材料在模拟加速老化试验后具有加高的粘度保持率(达到50％以上)，表现出优异的耐老化性能。

技术特征：

1.一种改性聚乳酸材料，其特征在于，包括聚乳酸树脂和铁元素；

2.根据权利要求1所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述改性聚乳酸材料中铁元素的质量占比为3ppm～300ppm。

3.根据权利要求2所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述改性聚乳酸材料中铁元素的质量占比为5ppm～80ppm。

4.根据权利要求1所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述铁元素来源于铁盐和铁的氧化物中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述铁盐选自铁的硫酸盐、铁的硝酸盐和铁的卤化物中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述铁的氧化物选自氧化亚铁、四氧化三铁和三氧化二铁中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸树脂的重均分子量为80000～200000。

8.根据权利要求7所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸树脂的端羧基含量为15mol/t～40mol/t。

9.根据权利要求8所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸树脂的制备方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸树脂的制备方法包括以下条件中的一个或多个：

11.根据权利要求1-6、8-10任一项所述的改性聚乳酸材料，其特征在于，所述改性聚乳酸材料满足以下特征：

12.一种改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

13.一种餐具，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的改性聚乳酸材料或权利要求12所述的制备方法制备的改性聚乳酸材料。

技术总结
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及改性聚乳酸材料及其制备方法。所述改性聚乳酸材料包括聚乳酸树脂和铁元素；所述改性聚乳酸材料中铁元素的质量占比为3ppm～700ppm。本发明的改性聚乳酸材料经加速老化试验后，粘度保持率较好，具有优异的耐老化性能。

技术研发人员：熊凯,陈平绪,叶南飚,曾祥斌,焦建
受保护的技术使用者：金发科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12